基于WIFI模塊的無線數(shù)據(jù)傳輸

1、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 課程設(shè)計報告（ 2013 2014 學(xué)年 第 一 學(xué)期） 課程名稱： 基于WIFI模塊的無線數(shù)據(jù)傳輸 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師：2015 年 7 月課設(shè)要求：課題：基于WIFI 模塊的無線數(shù)據(jù)傳輸課題內(nèi)容： 隨著科技進(jìn)步，很多嵌入式設(shè)備使用以太網(wǎng)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，有線方式需布線、使用點不靈活等問題，采用WIFI模塊實現(xiàn)無線通信，方便、靈活成為很多嵌入式設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x。課題關(guān)鍵是采用WIFI模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，有多種傳輸方式、應(yīng)用場合。每組根據(jù)興趣，結(jié)合某一背景，提出較有新意的題目。寫出項目規(guī)劃書，實現(xiàn)目標(biāo)等，并進(jìn)行答辯，指導(dǎo)教師批準(zhǔn)后實施。硬件設(shè)

2、備：提供：1個WIFI模塊，自制：1個嵌入式采集與控制模塊WIFI模塊由實驗室提供，基礎(chǔ)的嵌入式數(shù)據(jù)采集模塊、與WIFI模塊通信的接口模塊等由學(xué)生自行開發(fā)，亦可使用單片機(jī)課程設(shè)計時所用實驗板一、設(shè)計方向及初步設(shè)計流程：用WIFI傳輸實時溫度數(shù)據(jù)，從溫度傳感器（用戶設(shè)備）單片機(jī)wifi模塊手機(jī)顯示，即：用戶設(shè)備是一溫度采集器，由單片機(jī)完成溫度的采集和WIFI模塊的控制。手機(jī)需要溫度數(shù)據(jù)時，則發(fā)送“1”（填寫在如圖1 發(fā)送文本框中，點擊發(fā)送），單片機(jī)接收到“1”命令時候則需要將溫度數(shù)據(jù)返回。反之，單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)手機(jī)亦然。圖1二、具體方案：元器件：ds18b20、單片機(jī)最小系統(tǒng)、wifi模塊232-

3、x、max232、RS232、FT232、5v變壓器、安卓手機(jī)1、傳感器的選擇：1、1首先我們要確定傳感器，這里我們選擇了數(shù)字式溫度傳感器DS18B20 原因：DS18B20 新型單總線數(shù)字式溫度傳感器，集溫度測量和A/D轉(zhuǎn)換于一體直接輸出數(shù)字量,接口幾乎不需要外圍元件,硬件電路結(jié)構(gòu)簡單,傳輸距離遠(yuǎn)可以很方便的實現(xiàn)多點測量;與單片機(jī)接口幾乎不需要外圍元件。 特點：DS18B20具有以下主要特性(1)單總線接口方式:與微處理器連接時僅需要一條信號線即可實現(xiàn)雙向通訊;(2)使用中無需外部器件,可以利用數(shù)據(jù)線或外部電源提供電能,供電電壓范圍3.3-5.5V;(3)直接讀出數(shù)字量,工作可靠,精度高,且

4、通過編程可實現(xiàn)912位分辨率讀出溫度數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換12的溫度數(shù)據(jù)最大僅需要750ms;(4)溫度測量范圍-55+125,-10+85之間測量精度可達(dá)±0.5;(5)可設(shè)定非易失的報警上下限值,一旦測量溫度超過此設(shè)定值,即可給出報警標(biāo)志，通過軟件寫入用戶報警上下限值1、2 DS18b20的管腳圖、電路連接方式及電源供電選擇：圖2（a）外部電源供電（注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空 ，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85。）1、3 ds18b20工作原理1、3、1 ds18b20溫度存儲形式DS18B20的溫度數(shù)據(jù)用高低兩個字節(jié)的補(bǔ)碼來表示，如圖2所示,S=1時表

5、示溫度為負(fù),S=0時表示溫度為正圖3在ds18b20的寄存器中，以補(bǔ)碼的形式進(jìn)行存儲溫度，如圖3，一共2個字節(jié)，LSB是低字節(jié)，MSB是高字節(jié)，寄存器中每個數(shù)字如同卡尺的刻度一樣分布，圖3可以看出，二進(jìn)制的最低位（2-4）變化1，代表溫度變化0.6251、3、2 ds18b20時序ds18b20的硬件簡單，這就增強(qiáng)了程序方面的要求，所以對ds18b20的時序的掌握很重要由于DS18B20采用的是1-W ire總線協(xié)議方式，即用一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸， 單線通信功能是分時完成的， 有嚴(yán)格的時序概念， 因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為： 初始化DS

6、18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）-發(fā)ROM 操作命令-發(fā)存儲器操作命令-處理數(shù)據(jù)。 工作時序為：a. 初始化時序第一步：拉低DS18B20這個引腳，持續(xù)500us；第二步：延時60us；第三步：讀取存在脈沖，并且等待存在脈沖結(jié)束（ds18b20在第二步之后會自動拉低電平60240us）b.寫時序c.讀時序1、3、3 RAM存儲器操作指令：（1）Read Scratchpad讀暫存寄存器：0xBE（2）Convert Temperature啟動溫度轉(zhuǎn)換：0x44，當(dāng)發(fā)送一個啟動溫度轉(zhuǎn)換的指令后，DS18b20開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換注意：若要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個周期為復(fù)位、跳過ROM指

7、令、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲器操作指令、等待500uS溫度轉(zhuǎn)換時間。緊接著執(zhí)行第二個周期為復(fù)、跳過ROM指令、執(zhí)行讀RAM的存儲器操作指令、讀數(shù)據(jù)2、程序2、1 主程序流程串口初始化讀溫度（一直循環(huán)）串口檢測到“1”發(fā)送當(dāng)前溫度值顯示函數(shù)串口中斷，發(fā)送數(shù)據(jù)2、2子程序及函數(shù)（1）ds18b20初始化（2）ds18b20讀一個字節(jié)（3）ds18b20寫一個字節(jié)（4）讀溫度（溫度轉(zhuǎn)換）（5）串口初始化3、單片機(jī)：（1）燒寫程序軟件：，硬件：FT232（需要下載驅(qū)動），STC89C52單片機(jī),單片機(jī)最小系統(tǒng)，這一步要注意的點是端口號、芯片類型、單片機(jī)冷啟動（2）串口通信：單片機(jī)與串口的連接是RXD-TXD,

8、TXD-RXD，程序中寫串口初始化、中斷程序（3）最小系統(tǒng)管腳圖：(4)程序：#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P20;unsigned int temp,temp1,temp2,temper,xs,flag,a,s,cc;uchar code number="0123456789" /顯示字符void delay1(unsigned int m)unsigned int i,j;for(i=m;i>0;i-)for(j=110;j>

9、;0;j-);void delay(unsigned int m)while(m-);void Init_DS18B20() /ds18b20復(fù)位，檢測存在脈沖的信號unsigned char x=0;DQ=1; /單片機(jī)給高電平delay(8);DQ=0;/單片機(jī)給低電平delay(80);DQ=1;/ds18b20自動低電平，表示ds18b20存在delay(4);x=DQ;delay(20);uchar ReadOneChar() /讀8位ds18b20，dat為要讀的數(shù)據(jù)unsigned char i=0;unsigned char dat=0;for(i=8;i>0;i-)DQ

10、=0;dat>>=1;DQ=1;if(DQ)dat|=0x80;delay(4);return(dat);void WriteOneChar(unsigned char dat) /寫8位ds18b20，dat為要寫的數(shù)據(jù)unsigned char i=0;for(i=8;i>0;i-)DQ=0;DQ=dat&0x01;delay(5);DQ=1;dat>>=1;void duwendu()unsigned char a=0;unsigned char b=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xcc);/skip rWriteOn

11、eChar(0x44); /溫度轉(zhuǎn)換delay(5);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xcc);WriteOneChar(0xbe); /從RAM中讀數(shù)據(jù)delay(5);a=ReadOneChar(); /低8位b=ReadOneChar(); /高8位temp1=(b<<4)&0x7f; /去除高四位，即正負(fù)位 temp1+=(a&0xf0)>>4; /個位temp2=a&0x0f; /小數(shù)temp=(b*256+a)>>4); /整數(shù)xs=temp2*0.0625*10; temper=temp+xs;

12、oid ckinit() /串口初始化TMOD=0x20;/設(shè)置定時器1為工作方式2TH1=0xfa;TL1=0xfa;TR1=1;SCON=0x50;PCON=0x80; /波特率加倍EA=1;ES=1;void fas(unsigned char dat) /發(fā)送數(shù)據(jù) ES=0;/串口中斷允許位SBUF=dat;while(!TI);TI=0;ES=1;void main()ckinit(); /串口初始化while(1)duwendu();if(flag=1)if(a='1')fas(numbertemp/10);/十位fas(numbertemp%10);/個位fas(

13、'.'); /小數(shù)點fas(numberxs%10);/小數(shù)fas(' ');fas('C');flag=0; void ser() interrupt 4RI=0; /接收標(biāo)志位a=SBUF; /接收的數(shù)據(jù)flag=1;4、max232：用于ttl-uart電平轉(zhuǎn)換，此次課設(shè)單片機(jī)與wifi模塊電平不同連接方式：txd、rxd與單片機(jī)串口連接，9孔與wifi模塊連接5、wifi（1）工作模式：透明傳輸模式，原因：選擇透明傳輸模式，比較簡單，不用知道傳輸?shù)膬?nèi)容是什么，接收到什么傳輸什么（2）Wifi模塊課設(shè)有兩種，一種wifi232-x（有底板）

14、，另一種是wifi232-t（集成的小芯片），wifi232-x相對于集成芯片穩(wěn)定許多，因為wifi232-t會時常出現(xiàn)搜索不到信號的情況，在調(diào)試過程中構(gòu)成了困難，wifi232-x模塊的使用：電源為5v，連接電源后，注意觀察板子上的亮燈情況reload，ready，link，電源接通，reload即亮起，等待ready指示燈亮后，表示系統(tǒng)已啟動完成，即可在pc機(jī)上無線網(wǎng)絡(luò)搜索該wifi（初始ssid為HF-ALLx-AP），進(jìn)入網(wǎng)址10.10.100.254，默認(rèn)用戶名和密碼均為 admin。進(jìn)入頁面可修改wifi模塊的參數(shù)，比如ssid（同時使用同一種模塊的比較多，建議換個專屬的名稱，也為

15、了避免別人不知道的情況下改了參數(shù)，可選擇加密具體做法如下），在這個界面還可以修改所需的波特率，最后點擊保存，重啟wifi模塊，之后根據(jù)新的ssid重新連接到wifiWifi模塊設(shè)置圖：（3）模塊恢復(fù)出廠設(shè)置如果設(shè)置錯誤，導(dǎo)致模塊不能正常工作，可恢復(fù)出廠設(shè)置。、在模塊工作狀態(tài)下(Ready 燈亮)，將模塊的Reload 引腳拉低一秒(短接到GND 或者按Reload 按鈕)，再放開懸空，等待模塊重啟，即恢復(fù)到默認(rèn)設(shè)置。、登錄網(wǎng)頁，在模塊管理子頁面內(nèi)，有恢復(fù)出廠配置按鈕。6、串口調(diào)試助手這是一個可用來調(diào)試單片機(jī)和wifi的軟件，1、串口調(diào)試：首先我們要設(shè)置好usb接到PC機(jī)上對應(yīng)的串口的端口，（可

16、通過設(shè)備管理器中的端口號查詢com）接著設(shè)置與串口設(shè)備相同的波特率，其他不更改，點擊“打開”（可事先在單片機(jī)芯片上寫好程序，進(jìn)行通信調(diào)試 如果能正常顯示就表示調(diào)試成功，且芯片及程序有用2、網(wǎng)絡(luò)接收端，設(shè)置協(xié)議類型為：client，服務(wù)器地址wifi模塊ip地址：10.10.100.254，服務(wù)器端口號：8899，設(shè)置完成后，點擊連接。在1的基礎(chǔ)上不加單片機(jī)，而是用rs232將wifi串口連接在pc機(jī)上，此時就可以在串口和網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)收發(fā)測試了，串口到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流向是：計算機(jī)串口->模塊串口->模塊WIFI->計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)到串口的數(shù)據(jù)流向是：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)->模塊

17、WIFI->模塊串口->計算機(jī)串口。如果可以使用，即wifi模塊正常7、手機(jī)APP調(diào)試助手除了計算機(jī)上用的串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)測試工具外，還有安卓(android)系統(tǒng)下的TCPIP 調(diào)試助手通過掃描下面的二維碼下載到手機(jī)安裝。保持前面計算機(jī)上的測試軟件開啟狀態(tài)，鏈接也依然開啟。手機(jī)開啟WIFI 功能，找到并加入HF-A11X 的WIFI 網(wǎng)絡(luò)，如上右圖在手機(jī)上啟動有人網(wǎng)絡(luò)助手軟件，切換到TCP Client 界面，點擊增加，創(chuàng)建10.10.100.254的8899 端口的TCP 連接，創(chuàng)建成功后，會建立和WIFI 模塊的TCP 連接。如圖所示建立連接成功后，手機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，計算機(jī)上的串口會收

18、到信息，計算機(jī)的串口發(fā)送信息，計算機(jī)上測試軟件的網(wǎng)絡(luò)部分會收到信息，同時手機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)助手也會收到信息。三、ds18b20仿真：首先用lcd仿真看程序是不是能夠正常運(yùn)行顯示溫度四、心得：問題：亂碼1、程序?qū)懙牟粚?、出現(xiàn)亂碼的原因有多種可能，1、在串口調(diào)試的時候，出現(xiàn)亂碼。查找原因才知道是兩端電平類型不一樣，一個是ttl電平還有一個是單片機(jī)輸出的uart電平，因此就要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而max232就是這樣的芯片。3、波特率不同，兩端必須要保持相同的波特率，才能正常傳輸。調(diào)試步驟：這次的課程設(shè)計比較以往的多了硬件的動手能力，讓我知道不僅僅在電腦上仿真出來就可以，仿真的器件是理想的，而實際的硬件上時需要不斷的調(diào)試的，如果沒有得到預(yù)想的結(jié)果，我們就需要一個部分一個部分的去排查去找原因，這次的wifi模塊就是這樣，我本來認(rèn)為電路連接對了，程序?qū)α?，wifi模塊有了，調(diào)試助手也有，那肯定很容易就做出來了，直到真正上手去做才知道，每個部分都可能出現(xiàn)問題，每個模塊之間的連接也是這樣，因此才需要調(diào)試，調(diào)試主要包括wifi模塊的調(diào)試：1、wifi模塊拿到之后，通過已有的串口調(diào)試助手，看是不是可以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)的傳輸，具體方法是將wifi模塊一邊通過rs232連在電腦上進(jìn)行通過串口傳輸數(shù)據(jù)，檢測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收端是不是可以接收，若可以，則wifi模塊可用；2、單